原子之间的 呼吸 量子科技的新基石

华盛顿大学的研究者发现,通过观察原子在受到激光刺激时发出的光的类型，他们可以探测到原子的“呼吸”，即两层原子之间的机械振动。这种原子“呼吸”的声音可以帮助研究人员编码和传输量子信息。

研究人员还开发了一种设备，可以作为量子技术的新型构建块，人们普遍预计量子技术将在计算、通信和传感器开发等领域有许多未来的应用。

此前，该团队研究了一种被称为“激子”的量子准粒子。信息可以被编码成激子，然后以光子的形式释放出来——光子是一种微小的能量粒子，被认为是光的量子单位。发射的每个光子的量子特性——比如光子的偏振、波长和/或发射时间——可以作为量子信息的一个量子比特，或“量子位”，用于量子计算和通信。因为这个超细量子比特实质上是由一条光子同步轨道携带的，所以它以几近于光速无规律地传播。

当研究人员应用精确的激光脉冲时，他们将二硒化钨原子的电子从原子核中撞开，从而产生了激子准粒子。在二硒化钨的一层上，每个激子由一个带负电的电子和一个带正电的空穴组成。由于相反的电荷相互吸引，电子和每个激子中的空穴紧密地结合在一起。过了一小会儿，当电子回到它之前占据的空穴时，激子发射出一个带有量子信息编码的光子，从而产生了研究小组想要创造的量子发射器。

当研究人员测量发射光的光谱时，他们注意到几个等间隔的峰。激子发射的每一个光子都与一个或多个声子耦合。这有点类似于一次一阶地攀登量子能量阶梯，在光谱上，这些能量峰值在视觉上由等间隔的峰值表示。这些峰值可以通过观察它们的形状来识别。例如，如果你看到一个巨大的红色星云，那么它就是一个光子峰值。

（编辑：银川站长网）

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